Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu trúc ván đến chất lượng ván ghép khối dạng glulam (glue laminated timber) từ gỗ keo lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------------

NGUYỄN VIỆT HƯNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC VÁN ĐẾN CHẤT
LƯỢNG VÁN GHÉP KHỐI DẠNG GLULAM (GLUE
LAMINATED TIMBER)TỪ GỖ KEO LAI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-----------------------

Nguyễn Việt Hưng

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC VÁN ĐẾN CHẤT
LƯỢNG VÁN GHÉP KHỐI DẠNG GLULAM (GLUE LAMINATED
TIMBER)TỪ GỖ KEO LAI

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy
Mã số: 60-52-24

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Lê Xuân Phương

HÀ NỘI - 2010


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong thực tế ngày nay gỗ tự nhiên, gỗ có kích thước lớn ngày càng
khan hiếm về trữ lượng và chủng loại. Do vậy, việc tìm ra nguồn nguyên liệu
hợp lý, tiết kiệm đang là vấn đề được các cấp, các ngành chế biến gỗ quan
tâm. Các hướng nghiên cứu phục vụ mục đích này là: tìm nguồn nguyên liệu
mới, tìm kiếm sản phẩm mới cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có
và đổi mới công nghệ.
Một trong những giải pháp để nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, hạn chế
những khuyết tật của gỗ là sử dụng gỗ mọc nhanh rừng trồng để sản xuất ván
nhân tạo nói chung, ván ghép khối nói riêng. Ván nhân tạo không những nâng
cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, hạn chế những nhược điểm của gỗ mà nó còn có ưu
điểm về tính chất vật lý, cơ học, hoá học và cho phép ta sử dụng những loại
gỗ mọc nhanh (có cơ tính thấp), các phế liệu nông - lâm nghiệp để sản xuất.
Ván ghép khối dạng Glulam (Glue Laminated Timber) được sử dụng
nhiều trên thế giới và trong nhiều lĩnh vực như: Làm dầm trong các công trình
như các nhà máy, phân xưởng, trong các văn phòng, khách sạn, Làm nhà thể
thao, nhà thờ, làm nhà gia đình, trường học, làm cầu, làm cấu trúc trong công
viên, giàn hoa, làm bàn ghế, cầu thang.....[18]
Glulam là loại vật liệu được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1893, nó

được đưa vào xây dựng phòng hoà nhạc ở Besel thuộc Phần Lan. ở Châu âu,
glulam đã được sử dụng cách đây khoảng 100 năm, cùng với khả năng chống
ẩm của chất kết dính nó đã được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn 50 năm trước.
Tại Việt Nam, loại ván này mới được tiến hành nghiên cứu sản xuất và
sử dụng, tuy nhiên lĩnh vực sử dụng loại ván này tại nước ta mới chỉ dừng lại
nghiên cứu sản xuất, nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dày và chiều rộng
thanh cơ sở, chưa có đề tài tiến hành nghiên cứu về tỷ lệ kết cấu có ảnh hưởng


như thế nào đến cường độ của sản phẩm, đặc biệt là nghiên cứu về cấu trúc
giữa tỷ lệ kết cấu và tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở ảnh hưởng
tới chất lượng của sản phẩm.
Cấu trúc ván glulam là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến chất
lượng của ván. Với những tỷ lệ kết cấu khác nhau, tỷ lệ chiều rộng
thanh/chiều dày thanh cơ sở khác nhau sẽ cho ta những kết quả về chất lượng
ván là khác nhau.
Do vậy cần phải có hướng nghiên cứu đánh giá sự biến đổi đó đến chất
lượng của ván như thế nào. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu trúc ván đến chất
lượng ván ghép khối dạng glulam (Glue Laminated Timber) từ gỗ keo lai”


Chương 1
TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về ván ghép khối dạng Glulam
1.1.1. Khái niệm ván ghép khối dạng Glulam
Glulam (Glue Laminated Timber) là cấu trúc được thiết kế bởi việc sắp
xếp nhiều lớp gỗ, các lớp gỗ dài này được nối dài lại với nhau bằng dạng
ngón. Các lớp này liên kết với nhau thành một cấu trúc vững chắc nhờ keo

dán. Nhờ có sự liên kết của nhiều thanh gỗ nhỏ lại với nhau sẽ tạo ra được
một lực lớn để trống lại tác dụng trong quá trình sử dụng [18]

Hình 1.1. Một số hình ảnh về ván ghép khối


Kích thước và cấu trúc của Glulam được xác định theo tiêu chuẩn
AS/NZS 1328.2:1998 và được phân thành 6 cấp sau: GL8, GL10, GL12,
GL13, GL17, GL18. Với các cấp này sẽ có các thông số tính chất cơ học khác
nhau, sự phân cấp đó được thể hiện theo bảng sau:
Bảng 1.1. Bảng phân cấp Glulam với các thông số tính chất cơ học
Phân cấp

Dạng cường độ (Mpa)

Môdun đàn hồi

Độ bền uốn

Độ bền

Độ bền

Độ bền nén

tĩnh

kéo

kéo trượt

dọc thớ

GL18

50

25

5,0

50

18500

GL17

42

21

3,7

35

16700

GL13

33

16

3,7

33

13300

GL12

25

12

3,7

29

11500

GL10

22

11

3,7

26

10000

GL8

19

10

3,7

24

8000

Glulam

CÊu tróc cña v¸n th-êng cã d¹ng sau:

(Mpa)


Về cấu trúc của ván hiện nay được chia làm 2 loại chính là loại
Horizontally Glulam và Vertically Glulam, hai loại này có cấu trúc như sau:

Loại Horizontally Glulam

Loại Vertically Glulam

Dạng nối ghép giữa các thanh cơ sở theo chiều dài có các dạng sau

Đặc điểm chung của loại ván này là đa dạng về kích thước, không kén
chọn nguyên liệu, công nghệ đơn giản, phạm vi sử dụng rộng.
Ở nhiều nước coi đây là vật liệu của kiến trúc, tức là chúng được sử
dụng để thay thế cho những loại gỗ tròn có đường kính lớn. Nếu như dùng để
sản xuất đồ gia dụng, thì căn cứ vào loại gỗ khác nhau, hoặc loại keo sử dụng
khác nhau mà công dụng của chúng cũng sẽ khác nhau.
Về cơ bản gỗ ghép không làm thay đổi kết cấu nguyên có của gỗ, hoặc
là có thể nói, gỗ ghép vẫn phát huy được tác dụng tự nhiên của gỗ, do đó gỗ
ghép vẫn thuộc loại vật liệu tự nhiên. Gỗ ghép có tính đồng đều và tính ổn
định về kích thước tốt hơn so với gỗ tự nhiên cùng loại. Sản xuất gỗ ghép sẽ
sử dụng gỗ nhỏ vào những mục đích cần gỗ lớn, gỗ chất lượng kém nhưng lại
sử dụng ở những vị trí đòi hỏi chất lượng cao, gỗ có độ rộng nhỏ nhưng lại
dùng ở những nơi có yêu cầu độ rộng lớn, điều đó có tác dụng rất lớn cho việc
nâng cao hiệu quả lợi dụng gỗ.
Ngoài ra, gỗ ghép còn được ứng dụng trong: sản xuất cửa chính, cửa
sổ, cửa thông phòng, đồ gia dụng, tay vịn ghế, mặt bàn ăn, dụng cụ dạy học,
tủ kính, tay vịn cầu thang, ghép tường trong phòng thể thao, ván sàn, khung
cửa,...
Một số ưu điểm chủ yếu của gỗ ghép:
 Có thể sản xuất từ gỗ có kích thước nhỏ, độ bền cơ học thấp;
 Dễ nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ;
 Sản phẩm đa dạng và ổn định về kích thước;
 Linh động khi liên kết và lắp ghép;
 Phạm vi sử dụng rộng.
Từ việc nghiên cứu và phát triển trong ngành công nghiệp chế biến gỗ
và xây dựng được hỗ trợ bởi các chương trình quốc gia và khu vực, các sáng
chế mới như gỗ ghép có thể là một mục tiêu đầu tư.

1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng ván ghép khối trên thế giới
Trên thế giới, ván ghép khối dạng Glulam (Glue Laminated Timber)
được sử dụng nhiều trên thế giới và trong nhiều lĩnh vực như: Làm dầm trong
các công trình như các nhà máy, phân xưởng, trong các văn phòng, khách sạn,
Làm nhà thể thao, nhà thờ, làm nhà gia đình, trường học, làm cầu, làm cấu
trúc trong công viên, giàn hoa, làm bàn ghế.....

Gỗ ghép glulam được dùng làm đồ

Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu vượt

mộc nội thất

qua đường

Gỗ ghép glulam được dùng làm dầm xây

Gỗ ghép glulam được dùng làm dầm cong

dựng công trình công cộng

xây dựng nhà


Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu thang

Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu

Hình 1.2. Một số lĩnh vực sử dụng ván Glue Laminated Timber

Glulam là loại vật liệu được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1893, nó
được đưa vào xây dựng phòng hoà nhạc ở Besel thuộc Phần Lan. ở Châu âu,
glulam đã được sử dụng cách đây khoảng 100 năm, cùng với khả năng chống
ẩm của chất kết dính nó đã được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn 50 năm trước.
Tại Mỹ lần đầu tiên vào năm 1934 tại phòng thí nghiệm lâm sản Viện
hàn lâm khoa học. Năm 1930 một số công ty được thành lập sử dụng công
nghệ chế tạo Glulam cho các phòng tập thể dụng, nhà thờ, trường học, nhà
máy. Trong thế chiến thế giới thứ II sự cần thiết của Glulam được sử dụng
xây dựng các tòa nhà nhà quân sự. Vào đầu năm 1950 đã có ít nhất một trục
nhà sản xuất Glulam tại Mỹ, năm 1952 các nhà sản xuất kết hợp với nhau
hình thành nên viện xây dựng gỗ tại Mỹ (AITC). Hiệp hội này lần đầu tiên
sản xuất theo tiêu chuẩn quốc gia vào năm 1963, tiêu chuẩn CS-253-63 kết
cấu nhiều lớp gỗ dán vào nhau. Năm 1973 AITC đã tiếp tục đưa ra các tiêu


chuẩn PS-56-73, tiêu chuẩn ANSI A190.1-1973. Năm 1982 và 1992 phiên
bản tiêu chuẩn mới nhất biết đến như ANSI/AITC A190.1-1992 Hiện nay
khoảng 30 nhà sản xuất trên khắp nước Mỹ và Canada có đủ điều kiện để sản
xuất ván Glulam theo tiêu chuẩn ANSI/AITC A190.1, tổng số sản xuất hàng
năm là khoảng 300.000.000 feet tàu. Năm 1990 thị trường xuất khẩu Glulam
được phát triển, một số lượng lớn được di chuyển tới Thái Bình Dương, số
lượng lớn đi đến đất nước Nhật Bản.
Một trong những nước sản xuất ván Glulam có sản lượng lớn nhất là
Phần Lan, vào năm 2006 có 11 công ty sản xuất ván glulam. Hàng năm sản
xuất khoảng 206000 m2, trong đó 39000 m2 tiêu thụ trong nước, 27000 m2
xuất khẩu sang các nước EU, 140000 m2 được xuất khẩu sang nhật.
Về lĩnh vực nghiên cứu, trên thế giới hiện nay đã có nhiều công trình
nghiên cứu về cấu trúc, kích thước của Glulam, nhưng chủ yếu là nghiên cứu
về cấu trúc của dầm sử dụng trong các công trình xây dựng, cụ thể là nghiên

cứu về kích thước của dầm. Tuy nhiên, lĩnh vực nghiên cứu về cấu trúc sắp
xếp các thanh cơ sở chưa được đề cập một cách cụ thể về cấu trúc này....
- Falk, R.H., and Hernandez, R. 1995. The performance of gluedlaminated timber beams of European manufacture. Forest Products Journal.
45(7-8): 27-34. Nghiên cứu đã kết luận Glulam được sản xuất từ gỗ Vân xam
chia ra làm 2 lớp ứng lực của dầm. Một lớp có có cường độ cao đạt được độ
bền uốn tĩnh 37 Mpa, modul đàn hồi đạt 14000 Mpa. Một lớp có có cường độ
thấp hơn đạt độ bền uốn tĩnh 30 Mpa và modul đàn hồi đạt 12000 Mpa.
-

Falk, R.H., Solli, KJ., and Aasheim, E. 1992. The performance of

glued-laminated timber beams manufactured from machine stress graded
Norwegian spruce. Report 77, Norwegian institute of Wood Technology,
Oslo, Norway. Kết quả nghiên cứu kết luận gỗ Vân Sam Na Uy sản xuất


Glulam đạt được tiêu chuẩn CEN. Modul đàn hồi do uốn của dầm kết hợp của
3 cấu trúc LH35, LH40 và *LC38 vượt quá yêu cầu của tiêu chuẩn CEN. [15]
- John J. Janowiak, Harvey B. Manbeck, Roland H. Ernandez, Russell
C. Moody. Red Maple lumber resources Glued – Laminated timber beams.
Kết luận của nghiên cứu đã đưa rằng cây Phong đỏ sản xuất Glulam lớp lõi
đáp ứng hoặc lớn hơn mục tiêu thiết kế: độ bền uốn đạt 2400 psi và modul
đàn hồi đạt 1,8 x 106 psi. Nghiên cứu đã đưa ra được kết quả thử modul đàn
hồi theo chiều dọc và chiều ngang ván giữa lớp mặt và lớp lõi của một số cấu
trúc ván vượt quá mục tiêu chuẩn thiết kế đặt ra [17]
-

Freas, A.D., and Selbo, M.L. 1954. Fabrication an design of glued

laminated wood structural members, Techn. Bull. 1069, U.S. Department of

Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, Madison, WI.
- Gehri, E. 1992. Determination of characteristic bending values of
glued laminated timber. CIB-W18, Ahus, Sweden…..
Kết quả của những nghiên cứu trên đã đưa ra được những cấu trúc
(kích thước thanh cơ sở, chiều dài và chiều rộng dầm), độ bền của dầm làm từ
Glulam, nghiên cứu sự uốn cong của dầm, quá trình tạo Glulam làm dầm tại
Châu âu,…..
Trong những công trình đó, chưa có công trình nào tập trung chủ yếu
vào việc nghiên cứu về cấu trúc (Kích thước thanh bề mặt ván), đặc biệt là sử
dụng loại gỗ keo lai ở Việt Nam.
1.1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng ván ghép khối ở Việt Nam
Hiện nay, ở Việt Nam lĩnh vực vực sử dụng ván ghép khối chưa được
ứng dụng nhiều trong thực tế cũng như trong nghiên cứu. Trong thực tế hiện
nay, ván ghép khối chủ yếu được sử dụng trong các công trình đồ mộc như
làm các chi tiết tay vịn ghế, các loại chân bàn có kích thước lớn.... và các chi
tiết khác trong sản xuất đồ mộc có kích thước về chiều dài và chiều rộng lớn.


Việc nghiên cứu loại ván ghép khối này, hiện nay đã có công trình
nghiên cứu tạo ván ghép khối, nhưng chỉ dừng lại ở khâu sản xuất thử nghiện,
từ đó đưa ra được quy trình và một số thông số trong việc sản xuất ván ghép
khối từ gỗ rừng trồng. Các công trình đã nghiên cứu về ván ghép khối như:
- Hoàng Đức Thuận (2007), Nghiên cứu tạo ván ghép thanh (dạng Glue
Laminated Timber) từ gỗ dừa. Đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội.
Kết quả nghiên cứu của đề tài đã kết luận gỗ dừa có thể sản xuất được ván
ghép thanh dạng này và đưa ra được thông số quá trình ép.
- Nguyễn Năng Phong (2007), Nghiên cứu tạo ván ghép thanh (dạng
Glue Laminated Timber) từ gỗ Keo lai. Đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp,
Hà Nội. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã đưa ra được việc sử dụng gỗ keo lai
để sản xuất ván ghép khối là đáp ứng được và đạt được tiêu chuẩn chất lượng

của ván loại GL13.
- Nguyễn Ngọc Trang (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày và
chiều rộng thanh ghép tới chất lượng ván ghép thanh dạng Glulam sản xuất từ
gỗ Keo tai tượng. Kết quả nghiên cứu của đề tài độ bền uốn tĩnh, modul đàn
hồi của ván biến đổi theo chiều dày và chiều rộng thanh ghép theo quy luật
phi tuyến bậc 2…..
Tuy nhiên, trong các công trình này, kết quả đạt được ở đây chỉ dừng
lại ở việc tạo ra ván ghép khối, phân tích sự ảnh hưởng của chiều dày và chiều
rộng thanh ghép đến chất lượng ván. Chưa có đề tài nào tiến hành nghiên cứu
về tỷ lệ kết cấu kết hợp với tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở tới
chất lượng của sản phẩm ván Glulam.
Vì vậy, việc chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc
ván đến chất lượng sản phẩm (tỷ lệ kết cấu và tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều
dày thanh cơ sở) là một nghiên cứu cần thiết, bổ xung vào việc sử dụng rộng
rãi và hiệu quả loại ván này trong thực tế.


1.2. Tổng quan về gỗ Keo lai
1.2.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng gỗ Keo Lai
+ Trong công nghiệp chế biến lâm sản và bột giấy
Cây Keo lai được liệt kê vào danh sách những loài cây rừng trồng chiến
lược. Với đặc điểm chung của của cây bố mẹ: Keo tai tượng và Keo lá tràm
có cường độ và khối lượng thể tích trung bình, tốc độ phát triển tương đối
nhanh, thân gỗ thẳng, gỗ tương đối sáng màu nên có thể làm nguyên liệu cho
công nghiệp chế biến lâm sản, nhất là trong công nghiệp sản xuất ván nhân
tạo. Cây keo lai là một trong các nguyên liệu chính để sản xuất ván dăm, ván
sợi, bột giấy, ván ghép thanh. Hiện nay các sản phẩm đồ mộc xuất khẩu sử
dụng nguyên liệu gỗ Keo lai đang được ưa chuộng trên thị trường.
+ Trong xây dựng và khai khoáng
Tuỳ theo độ tuổi và đường kính, gỗ Keo lai được sử dụng trong xây

dựng như cột chống, ván xẻ cốp pha hoặc được sử dụng làm nhà ở đối với
đồng bào miền núi, nơi mà điều kiện kinh tế và mức sống còn thấp. Bên cạnh
đó, gỗ Keo lai đang được nghiên cứu đưa vào làm gỗ trụ mỏ trong các ngành
công nghiệp khai thác khoáng sản.
Trên thế giới
Năm 1988 Griffin đã nghiên cứu nhân giống bằng hom trong môi
trường cơ bản Muarashinge và Skooge.
Năm 1990 Pinyapysarerk nghiên cứu về sự phát triển của cây keo lai
cho thấy: cây keo lai có đỉnh ngọn phát triển tốt, thân cây đơn trục và có khả
năng tỉa cành tốt.
Từ năm 1990 đến nay: Nghiên cứu sinh trưởng của cây Keo lai và
nghiên cứu ứng dụng gỗ Keo lai trong công nghiệp chế biến gỗ. Năm 1991,
Cyril Pinso và Robert Nasi đã nghiên cứu về sự phát triển của cây Keo lai và


đưa ra nhận xét: gỗ của cây Keo lai là trung gian giữa gỗ của Keo tai tượng và
Keo lá tràm, có phần tốt hơn Keo tai tượng song có sự biến động lớn.
Tại Việt Nam
Năm 1995 đã nghiên cứu khả năng sử dụng của loại gỗ này trong công
nghệ sản xuất bột giấy, kết quả cho thấy hàm lượng Cellulose là 49%, Lignin
25,65%, Pentazon 20,52%.
Năm 1997-1999, Lê Đình Khả nghiên cứu sử dụng giống Keo lai tự
nhiên giữa Keo tai tượng và Keo lá tràm tại Việt Nam. Năm 2002, Bùi Đình
Toàn nghiên cứu đặc điểm cấu tạo và tính chất chủ yếu của cây Keo lai định
hướng sử dụng trong công nghiệp sản xuất ván ghép thanh. Nguyễn Hồng
Nhiên, nghiên cứu sử dụng gỗ Keo lai trong công nghiệp sản xuất ván dăm.
Năm 2002 khi nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ học, vật lý
và hoá học chủ yếu về gỗ keo lai 8-9 tuổi và định hướng sử dụng ván ghép
thanh, thạc sỹ Bùi Đình Toàn đã khẳng định: Keo lai có khả năng sử dụng
trong sản xuất ván ghép thành và có tính chất cơ học ở độ trung bình. Ngoài

ra có nhiều công trình đã nghiên cứu khả sử dụng của loại gỗ này trong các
lĩnh vực khác như:
- Nguyễn Quang Phú (2002), Nghiên cứu sử dụng gỗ Keo Lai để sản
xuất ván ghép thanh. Đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội
- Vũ Đình Thạnh (2002), Nghiên cứu sản xuất ván dăm từ gỗ Keo lai
với chất kết dính M48. Đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội
- Phan Duy Hưng (2004), Nghiên cứu khả năng sử dụng gỗ Keo lai
trong sản xuất ván LVL. Luận văn thạc sĩ trường ĐH Lâm nghiệp, Hà Nội.
Kết luận của đề tài: Gỗ Keo lai hoàn toàn có thể sử dụng làm nguyên liệu sản
xuất ván LVL có chất lượng đảm bảo tiêu chuẩn làm các chi tiết chịu lực. Khi
sử dụng phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn “step by step” để sản xuất ván
LVL (11 lớp, dày 30mm, khối lượng thể tích 0.65g/cm3, với chất kết dính P-


F) thì các thông số chế độ ép (nhiệt độ và thời gian ép) ảnh hưởng đáng kể
đến các tính chất của ván. Khi nhiệt độ và thời gian ép tăng lên thì tính chất
của ván giảm xuống. Chế độ ép nhiệt hợp lý (trong khoảng giá trị khảo sát) để
tạo ván LVL bằng phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn từ gỗ Keo lai và
chất kết dính P-F là : +Nhiệt độ ép: 130  3 0C; +Thời gian ép: 0.2 phút/mm
chiều dày sản phẩm. Các tính chất cần thiết đối với vật liệu chịu lực của ván
LVL đều tốt hơn so với gỗ Keo lai dùng làm nguyên liệu (môđun đàn hồi,
trương nở chiề dày, khả năng chống chịu môi trường).
- Nguyễn Năng Phong (2007), Nghiên cứu tạo ván ghép thanh (dạng
Glue Laminated Timber) từ gỗ Keo lai. Đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp,
Hà Nội. Kết quả của những công trình này cho thấy, gỗ keo lai có khả năng sử
dụng được trong các lĩnh vực này như: ván dăm, ván LVL, ván ghép gluelam
đạt được với GL13....
Việc chúng tôi tìm hiểu cấu trúc của ván ảnh hưởng tới chất lượng ván
ghép khối từ loại gỗ này góp phần vào việc nâng cao hiệu quả sử dụng cho
loại gỗ này.

1.3. Lịch sử nghiên cứu về cấu trúc ván
1.3.1. Khái niệm về tỷ lệ kết cấu
Tỷ lệ kết cấu của sản phẩm được tính bằng tổng chiều dày các lớp ván
mặt có trong sản phẩm so với chiều dày sản phẩm. Được xác định theo công
thức sau:
n

R

Trong đó:

t
i 1

t sp

i

x100,%

R- tỷ lệ kết cấu, %;
ti- chiều dày các lớp ván mặt, mm;
n- số lớp ván mặt trong sản phẩm;


tsp- chiều dày sản phẩm, mm.
Trong sản xuất ván ghép khối dạng Gluam ba lớp, cách sắp xếp ván
tuân theo tổng chiều dày ván lớp mặt ≥ 1/3 chiều dày sản phẩm hay R≥
33,3%.

Lớp lõi
Lớp mặt

Sản phẩm ván ghép khối Glulam 3 lớp, các lớp mặt và lớp lõi được tạo
thành tuân theo kết cấu và cấu trúc của ván ghép thanh dạng Finger Joint.
Trong luận văn, sử dụng các ván mặt và ván lõi là loại ván ghép thanh dạng
Finger Joint và tiến hành nghiên cứu sự thay đổi về lớp mặt ván theo tỷ lệ kết
cấu R và tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở.
Ván lõi biến đổi theo sự thay đổi của tỷ lệ lớp mặt, kích thước thanh cơ
sở lớp lõi thay đổi tuân theo tỷ lệ w/t = 2,0.
1.3.2. Lịch sử nghiên cứu
Trên thế giới
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về tỷ lệ kết cấu các sản
phẩm như: tỷ lệ kết cấu ván OSB, ván MDF, ván sàn công nghiệp….
- Carlos Amen-Chen, Ph.D. Student, and Felisa Chan, Post-Doctoral
Fellow, Dept. of Chemical Engineering, Bernard Riedl, Professor, Dept. of
Wood Science, and Christian Roy, Professor, Dept. of Chemical Engineering,


Univ. Laval, Ste-Foy, QC, Canada (2000), đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ
kết cấu đến tính chất vật lý, cơ học của ván OSB sử dụng keo P-F.[29]
- Heiko Thoemen, Christian Ruf, Department of Wood Science,
University of Hamburg, Leuschnerstrasse 91 21031 Hamburg, Germany
(2002), đã nghiên cứu xây dựng mô hình tỷ lệ kết cấu của ván nhân tạo và
khảo nghiệm cho ván MDF. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ kết cấu ảnh
hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm; tổng chiều dày các lớp mặt phải lớn hơn
1/5 chiều dày sản phẩm.
- Tiêu chuẩn JAS - SE - 7 (Japanese Agricultural Standards for
Engineering flooring): Ván sàn công nghiệp dạng composite lớp, chiều dày
các lớp phủ mặt không nhỏ 1/3 chiều dày sản phẩm.[28]

-

Falk, R.H., Solli, KJ., and Aasheim, E. 1992. The performance of

glued-laminated timber beams manufactured from machine stress graded
Norwegian spruce. Report 77, Norwegian institute of Wood Technology,
Oslo, Norway. Kết quả nghiên cứu kết luận gỗ Vân Sam Na Uy sản xuất
Glulam đạt được tiêu chuẩn CEN. Modul đàn hồi do uốn của dầm kết hợp của
3 cấu trúc LH35, LH40 và *LC38 vượt quá yêu cầu của tiêu chuẩn CEN [15]
- John J. Janowiak, Harvey B. Manbeck, Roland H. Ernandez, Russell
C. Moody. Red Maple lumber resources Glued – Laminated timber beams.
Kết luận của nghiên cứu đã đưa rằng cây Phong đỏ sản xuất Glulam lớp lõi
đáp ứng hoặc lớn hơn mục tiêu thiết kế: độ bền uốn đạt 2400 psi và modul
đàn hồi đạt 1,8 x 106 psi. Nghiên cứu đã đưa ra được kết quả thử modul đàn
hồi theo chiều dọc và chiều ngang ván giữa lớp mặt và lớp lõi của một số cấu
trúc ván vượt quá mục tiêu chuẩn thiết kế đặt ra.
Ở Việt Nam
Ở nước ta loại hình sản xuất ván nhân tạo nói chung cũng như sản xuất
ván ghép thanh nói riêng ngày càng được chú trọng phát triển. Từ năm 2000


trở lại đây các nhà khoa học của khoa Chế Biến lâm sản - Trường Đại học
Lâm Nghiệp đã bước đầu tiến hành nghiên cứu công nghệ sản xuất ván ghép
thanh, ván LVL…..
+ Trần Ích Thịnh (1994), Vật liệu composite cơ học và tính toán kết
cấu. Tác giả đã đưa ra “Khi khối lượng thể tích cố định hoặc thay đổi không
đáng kể thì tính chất của vật liệu phụ thuộc vào tỷ lệ kết cấu”.
+ Phạm Văn Chương (2001), đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ kết
cấu tới chất lượng Block board làm từ gỗ Keo tai tượng. Tác giả kết luận chất
lượng Block board làm từ gỗ Keo tai tượng đã đáp ứng được các yêu cầu về

chất lượng và đưa ra tỷ lệ kết cấu hợp lý R = 26 – 34%.
+ Nguyễn Văn Đô (2007), đã nghiên cứu “Nghiên cứu tạo ván sàn
(dạng three layer flooring) từ nguyên liệu gỗ rừng trồng” tác giả kết luận ván
sàn dạng three layer flooring được tạo ra từ nguyên liệu gỗ Keo lá tràm và
Trám hồng đã đáp ứng được tiêu chuẩn ván sàn với các thông số như sau: Độ
ẩm sản phẩm 7,76%, khối lượng thể tích 0,62 g/cm3, trương nở chiều dày
5,94%, độ bền dán dính (chiều dài vết tách) 29,08 mm, độ võng do uốn theo
chiều dọc thớ ván lõi 7,00 mm, độ võng do uốn theo chiều ngang thớ ván lõi
17,22 mm.
+ Nguyễn Thị Thanh Hiền (2007), đã nghiên cứu “Ảnh hưởng của kết
cấu đến tính chất vật liệu composite dạng lớp từ tre và gỗ” tác giả kết luận
như sau: Tỷ lệ kết cấu giữa gỗ và tre có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý và
cơ học vật liệu composite sản xuất từ luồng và gỗ Bồ đề. Khi tỷ lệ kết cấu R
tăng từ 20 – 60% thì khối lượng thể tích và độ ẩm của vật liệu giảm, độ bền
uốn tĩnh, modul đang hồi và khả năng dán dính của màng keo tăng. Kết quả
nghiên cứu đã xây dựng được các mô hình tương quan giữa tỷ lệ kết cấu với
các tính chất của vật liệu.


+ Trần Minh Tới (2008), đã nghiên cứu xác định tỷ lệ kết cấu của ván
sàn công nghiệp tre - gỗ, tác giả đưa ra kết luận: Bước đầu đánh giá được các
thông số chất lượng cũng như thông số công nghệ để tạo ra sản phẩm. Kết cấu
sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến độ cong vênh của sản phẩm. Đối với ba kết
cấu mà đề tài đưa ra thì kết cấu R2 = 23% (tre – gỗ keo lá tràm – giấy cân
bằng lực) đảm bảo được yêu cầu tốt nhất về tiêu chuẩn ván sàn.
+ Lê Văn An (2009), đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ kết cấu đến
chất lượng ván sàn gỗ công nghiệp sản xuất từ gỗ Bồ đề và gỗ Keo lá tràm.
Tác giả đã kết luận: Tỷ lệ kết cấu của sản phẩm có ảnh hưởng lớn đến các chỉ
tiêu chất lượng của ván sàn công nghiệp (dạng three layer flooring) như: Độ
cong vênh, độ võng do uốn, độ bong tách màng keo. Tỷ lệ kết cấu hợp lý của

sản phẩm: 34 – 40%. Tuy nhiên đề tài vẫn còn nhiều hạn chế, khoảng cách hai
kết cấu liên tiếp không đều nhau, kết cấu không đối xứng nên ảnh hưởng
nhiều đến kết quả đề tài.
+ Ngô Thùy Dương (2008), đã đánh giá một số tính chất công nghệ của
gỗ ghép từ gỗ Trẩu làm đồ mộc xây dựng. Tác giả đã kết luận có thể tạo ra gỗ
ghép 3 lớp từ gỗ Trẩu và sản phẩm gỗ ghép hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu
làm đồ mộc xây dựng.
Tuy nhiên trong các nghiên cứu trên các đề tài chỉ rừng lại nghiên cứu
về tỷ lệ kết cấu của sản phẩm về các loại ván sàn công nghiệp, các lớp mặt và
lớp lõi là những vật liệu có tính chất khác nhau. Việc nghiên cứu công nghệ
sản xuất gỗ ghép từ gỗ Keo lai chưa có sự đầu tư nghiên cứu thỏa đáng, mới
chỉ dừng lại ở những nghiên cứu ban đầu còn nhiều vấn đề chưa được nghiên
cứu làm rõ.
Đặc biệt là những nghiên cứu về tỷ lệ kết cấu trong sản xuất ván ván
ghép khối từ gỗ Keo lai, chưa có tác giả nào tiến hành nghiên cứu.


Nghiên cứu đồng thời sự biến đổi của 2 yếu tố là tỷ lệ kết cấu R và sự biến
đổi về tỷ lệ kích thước chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở có ảnh hưởng
gì đến chất lượng ván glulam chưa được nghiên cứu và làm rõ.
Xuất phát từ những kết quả nghiên cứu trên với những tỷ lệ kết cấu
khác nhau, đưa ra chất lượng sản phẩm là khác nhau và yêu cầu của ván
glulam, trong luận văn này chúng tôi lựa chọn tỷ lệ kết cấu cần thay đổi nằm
trong khoảng từ 33,3-66,7%.
1.4. Một số điều tra ban đầu
1.4.1. Một số đặc điểm và tính chất của gỗ Keo lai
- Cấu tạo thô đại (Theo TCVN 356 – 70): Gỗ Keo lai khi mới chặt hạ
có giác lõi phân biệt không rõ, sau một thời gian gỗ lõi có màu nâu sẫm, giác
có màu nâu nhạt. Vòng năm, gỗ sớm, gỗ muộn không phân biệt rõ, chiều rộng
vòng năm từ 12-17mm. Thớ gỗ thẳng và khá thô.

Xét về cấu tạo thô đại, nguyên liệu dùng sản xuất ván mỏng thường sử
dụng các loại gỗ có giác lõi không phân biệt hoặc phân biệt không rõ, thớ gỗ
thẳng và mịn. Tuy nhiên với đặc điểm trên của gỗ Keo lai, nó hoàn toàn có
thể đáp ứng được làm nguyên liệu sản xuất ván ghép khối.
- Cấu tạo hiển vi:
Mạch gỗ có kích thước trung bình (0,1 – 0,2mm), số lượng ít, mạch gỗ
xếp phân tán, hình thức tụ hợp đơn và kép với số lượng 2-3lỗ/mm2. Trong
mạch gỗ không có thể bít.
Trên mặt cắt ngang: Tia gỗ nhỏ và khá rõ (<0,1mm) số lượng trung
bình 5-10 tia/mm. Tế bào mô mềm trong gỗ keo lai có hình thức phân bố
phân tán, hình thức tụ hợp vây quanh mạch kín hình tròn. Lỗ thông ngang xếp
so le, kích thước nhỏ (đường kính 6-8  m). Ngoài các đặc điểm trên gỗ Keo
lai không có ống dẫn nhựa dọc, có không có cấu tạo lớp.
- Độ pH xác định theo tiêu chuẩn ASTM70 –68: pH = 6,2 –6,3


Xét về cấu tạo hiển vi của gỗ Keo lai ta thấy: Do mạch gỗ xếp phân tán
(không xếp vòng), tia gỗ nhỏ với số lượng trung bình nên sẽ hạn chế được
hiện tượng rách và nứt khi bóc và sấy ván mỏng. Ngoài ra, do gỗ không có
ống dẫn nhựa dọc nên rất thuận lợi cho quá trình xử lý nhiệt trước khi bóc và
giảm được thời gian sấy ván mỏng. Một yếu tố quan trọng nữa là độ pH của
gỗ nằm trong khoảng axit yếu nên không ảnh hưởng nhiều đến quá trình đóng
rắn của màng keo khi ép nhiệt.
- Tính chất vật lý, cơ học cơ bản của gỗ Keo lai
Việc xác định các tính chất vật lý, cơ học của gỗ là hết sức cần thiết.
Nó chính là cơ sở để xác định các thông số công nghệ sản xuất ván mỏng và
ván LVL.
Khối lượng thể tích của gỗ quyết định rất lớn đến cường độ của gỗ
cũng như khối lượng thể tích của sản phẩm. Gỗ có khối lượng thể tích càng
lớn thì cường độ bản thân gỗ càng lớn. Mặc dù năng lượng tiêu hao trong quá

trình gia công chế biến cần tiêu hao lớn, song cường độ sản phẩm sẽ cao. Đối
với ván dán nói chung và ván LVL nói riêng thì khối lượng thể tích của ván
thường lớn hơn 1,18-1,25 lần khối lượng thể tích gỗ dùng làm nguyên liệu sản
xuất các sản phẩm đó.
Khả năng hút ẩm và hút nước của gỗ sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng
thẩm thấu của keo khi tráng keo. Khả năng hút nước của của gỗ càng lớn sẽ
làm cho lượng keo thẩm thấu vào gỗ càng lớn. Bên cạnh đó, khả năng hút
nước, hút ẩm của gỗ cũng là một trong những nguyên nhân tạo ra khả năng
hút nước, hút ẩm của ván.
Độ co rút của gỗ theo các chiều là cơ sở xác định độ số co rút của ván
mỏng khi sấy và khi ép nhiệt.Độ dãn dài của gỗ theo các chiều cũng chính là
cơ sở tạo ra độ dãn dài của sản phẩm khi ngâm nước.


Giới hạn bền của gỗ là cơ sở xác định các thông số công nghệ xử lý,
công nghệ cắt gọt gỗ, và trị số áp suất ép khi ép nhiệt, đó cũng chính là nền
tảng tạo ra cường độ của ván sau khi ép. Giới hạn bền của gỗ càng lớn sẽ tạo
ra sản phẩm có cường độ càng cao.
Các thông số về tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai được xác định
trên cơ sở tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 359 đến TCVN 370 –70, là kết quả
nghiên cứu về gỗ keo lai 9- 10 năm tuổi được ghi trong bảng 1.2
Bảng 1.2. Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai

Stt

Tính chất

1

Khối lượng thể tích

2
3

Hút nước sau 24 giờ ngâm nước
Hút ẩm sau 24 giờ
Độ co rút
+ Dọc thớ
+ Xuyên tâm
+ Tiếp tuyến
Độ dãn dài sau 30 ngày ngâm nước
+ Dọc thớ
+ Xuyên tâm
+ Tiếp tuyến
Giới hạn bền khi nén dọc (MC=12%)
Giới hạn bền khi nén cục bộ (MC=12%)
Giới hạn bền khi nén toàn bộ (MC=12%)
Giới hạn bền khi kéo dọc thớ (MC=12%)
Giới hạn bền khi kéo ngang thớ (MC=12%)
Giới hạn bền khi uốn tĩnh (MC=12%)
Mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh
Giới hạn bền khi trượt dọc thớ xuyên tâm
(MC=12%)
Giới hạn bền khi trượt dọc thớ tiếp tuyến
(MC=12%)

4

5
6

7
8
9
10
11
12
13
14

Trị số
 0 = 0,466
 12  0,549
 18  0,553
21,2
2,0

Đơn vị

0,59
3,73
7,61

%
%
%

0,37
3,41
7,94
62,35

12,07
7,289
126,8
3,764
75,6
7500

%
%
%
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa

13,25

MPa

12,3

MPa

g/cm3
%
%

Giới hạn bền khi trượt ngang thớ xuyên tâm
(MC=12%)
Giới hạn bền khi trượt ngang thớ tiếp tuyến
16
(MC=12%)
17 Sức chống tách xuyên tâm (MC=12%)
18 Sức chống tách xuyên tâm (MC=12%)
15

5,17

MPa

7,68

MPa

14,25
17,57

Kgf/cm
Kgf/cm

1.4.2. Thông số keo dán sử dụng trong luận văn
Keo dán sử dụng trong luận văn là kéo EPI 1985/1993, tên keo Synteko
1985 with Hardener 1993 đạt được theo tiêu chuẩn JAIA-005440 đạt F**** .
Bảng 1.3. Đặc điểm kỹ thuật của keo dán EPI 1985/1993

Chỉ tiêu kỹ thuật

Loại sản phẩm

1985

1993

Keo dán EPI

Chất đóng rắn
Isocyanate

Trạng thái

Lỏng

Lỏng

Màu sắc

Trắng

Hơi nâu

Độ nhớt

11000-22000 mPas

150-700 mPas

(Brookfield

LVT,

sp4,

(Brookfield LVT, sp2,

6rpm, 250C)

30rpm, 250C)

pH

6-8

NA

Thời gian bảo quản

6 tháng (tại 300C)

9 tháng (tại 300C)

9 tháng (tại 200C)

12 tháng (tại 200C)

Điều kiện bảo quản

Nhiêt độ bảo quản từ 5- Nhiêt độ bảo quản từ 5350C.

350C

Sản phẩm có thể tạo màng Sản phẩm có thể tạo
ở bề mặt nếu thùng chứa màng ở bề mặt nếu thùng
không được đóng kín.

chứa không được đóng

Nếu sản phẩm bị đông kín.
cứng thì không thể làm Nếu sản phẩm bị đông


tan ra và sử dụng lại.

cứng thì không thể làm

Keo có thể bị phân lớp sau tan ra và sử dụng lại.
1-2 tháng bảo quản, sự
phân lớp này không làm
ảnh hưởng đến chất lượng
dán dính nếu khuấy đều
trước khi sử dụng
Formaldehyde tự do Đạt được chuẩn F****
Khối lượng thể tích

Khoảng 1200-1400 Kg/m3 Khoảng 1200 Kg/m3

Thông tin trong việc dán dính
Tính chất màng keo

Độ bền màng keo có thể đáp ứng
tiêu chuẩn JAIA-005440 F****,
EN 204 D4, chứng nhận KOMO
32778

Ứng dụng

Ghép khối, ván sàn

Loại hình ép

Ép nguội và ép nóng, ép cao tần

Nhiệt độ keo dán

Trên 50C

Thời gian sống (300C)

Tối đa 90 phút

Thời gian ép, 300C

30-60 phút tùy thuộc vào điều kiện

(Khi dán gỗ thông –thông, độ ẩm môi áp dụng
trường 65%, lượng keo tráng 180g/m2)
Áp suất ép

8-12 kgf/cm2

Assembly Time, 300C

OAT: 5 phút

(Khi dán gỗ thông –thông, độ ẩm môi CAT: 10 phút
trường 65%, lượng keo tráng 180g/m2)
Tỷ lệ pha trộn (theo trọng lượng)

1985: 100 phần trọng lượng